Диплом_Шалыгин (1207197), страница 2
Текст из файла (страница 2)
На рисунке 1.1,г изображено устройство емкостного датчика для вычисления усилий валков на прокатываемый металл. Подшипники нижнего валка опираются на мощные пружины, которые сжимаются под действием измеряемого усилия. Сжатие пружин можно найти изменению емкости датчиков, установленных под подшипниками валка.
Рисунок 1.1,д отображает возможность нахождения угла относительно поворота устройства датчика с гребенчатым статором и ротором. В зависимости от изменения перекрытия выступов, емкость датчика меняет свои параметры.
Схема емкостного датчика для измерения толщины масляной пленки в подшипниках изображена на рисунке 1.1,е. При изменении толщины пленки масла под осью существенно изменяется емкость конденсатора, обкладками которого являются ось и корпус подшипника. Значение этой емкости при малом изменении диэлектрической проницаемости масла от нагрева подшипников с достаточной точностью характеризует толщину контролируемой пленки.
Рисунок 1.2 - Емкостные датчики с изменением диэлектрической проницаемости диэлектрика: а – для измерения толщины ленты из диэлектрика; б – для измерения уровня жидкости; в – для определения влажности сыпучих тел; г – для определения концентрации растворов; д для определения влажности бумаги; е – для контроля состава смеси двух жидкостей.
На рисунке 1.2,а схематично представлено устройство датчика для измерения толщины ленты из диэлектрика. Так как материал, является диэлектриком, поместив его между обкладками, измениться диэлектрическая проницаемость, что приводит к изменению емкости датчика. Узнав это изменение емкости, можно измерить изменение толщины ленты.
Для определения изменения уровня жидкости в баке, на рисунке 1.2,б схематически представлен емкостной датчик. Можно наблюдать, что при изменении уровня жидкости изменяется емкость конденсатора, электродами которого являются проводящий корпус датчика и металлический стержень. Так емкость конденсатора датчика может являться мерой для измерения уровня жидкости.
На рисунке 1.2,в изображено устройство емкостного датчика с помощью которого можно влажность различных сыпучих грузов. Два стержня, являются электродами, погруженные в исследуемый материал на определенную глубину. По мере изменения влажности груза меняется диэлектрическая проницаемость диэлектрика конденсатора и соответственно его емкость. Предварительно узнав значение емкость сухого материала, можно произвести сравнения их величин.
На рисунке 1.2,г схема устройства датчика, позволяющего в зависимости от изменения раствора и в него добавлении примесей помещенные в ячейку, определить его концентрацию и количество. Ячейка является конденсатор, между обкладками которого помещена стеклянная трубка с раствором.
Для определения влажности проходящей по конвейеру бумаги, на рисунке 1.2,д изображена схема датчика емкостного типа.
На рисунке 1.2,е находится схема устройства датчика для определения состава раствора из двух жидкостей обладающих различными друг от друга по величине диэлектрическими свойствами.
1.2.2 Принцип действия и применение индуктивные датчиков.
Токопроводящее тело находящиеся рядом с обмоткой, по которой течет переменный ток, как известно создает вихревые токи. В результате таких токов изменяются электрические параметры обмотки. Параметрами обмоток являются добротность и индуктивность.
При создании вихревых токов, происходят затраты мощности, в следствии чего происходят потери. В результате происходит уменьшение добротности обмотки. А индуктивность изменяется из-за воздействия магнитного поля этих токов, которые всегда направленны противоположно создающему их полю
Электрические параметры обмотки, по которым течет переменный ток, при данной частоте тока зависит от геометрических размеров и проводимости тела, находящегося рядом с обмоткой, а также относительного расположения обмотки и проводящего тела.
Зная результаты измерения добротности и индуктивности, имеется возможность нахождения ряда различных величин, которые характеризуются этими факторами.
К достоинствам датчиков индуктивного типа относятся:
-
Надежность в работе обусловленная простотой конструкции;
-
Отсутствие скользящего контакта;
-
Относительно большая величина мощности на выходе датчика, что дает возможность непосредственно к датчику подключить рабочий прибор;
- Возможность питания от сети промышленной частоты.
К недостаткам индуктивного датчика относятся:
- зависимость от частоты источника питания, что влияет на точности работы.
- зависимости от температуры окружающей среды.
Высокочастотные индуктивные датчики в настоящее время применяются для решения многих задач измерительной техники, особенно в тех случаях, когда необходимо осуществить бесконтактный контроль проводящих сред. Так на рисунке 1.3 показаны наиболее возможное и важное применение таких типов датчиков.
Рисунок 1.3 – Высокочастотные индуктивные датчики: а – для контроля диаметра проводов; б – для измерения толщину фольги; в – для измерения смещений; г – для контроля толщины гальванических покрытий; д – для измерения разнотонности труб; е – для определения температуры вращающихся деталей.
Рисунок 1.3,а предоставляет возможность с помощью датчика произвести контроль диаметра проводов, которые находятся внутри обмотки. Индуктивность уменьшает свое значение в результате увеличения диаметра провода, так же и уменьшается добротность обмотки датчика. Определяя эти параметры, можно контролировать толщину провода.
На рисунке 1.3,б датчика с помощью которого можно измерить толщину фольги цветных металлов в процессе ее прокатки. По мере увеличения толщины фольги возрастет поле вихревых токов, направленное против поля тока возбуждающей обмотки датчика 1. В результате этого увеличивается экранирующее действие контролируемой фольги и э. д. с., индуктируемая в воспринимающей обмотке датчика 2, уменьшается. Изменение этой э. д. с. служит показателем изменения толщины фольги.
Для замера смещений относительно проводящей поверхности на рисунке 1.3,в так же изображена схема датчика индуктивного типа. В процессе перемещении датчика относительно поверхности, измениться э. д. с. воспринимающей обмотки , в следствии уменьшения или увеличения вихревых токов в проводящем теле изменяется магнитный поток, охватывающий указанную обмотку датчика. Мерой изменения расстояния от датчика до проводящей поверхности служит изменение э. д. с. воспринимающей обмотки.
На рисунке 1.3,г схематически изображен датчик для контроля толщины гальванических покрытий. При изменении толщины этого покрытия, отличающегося по проводимости от проводимости основания, изменяются электрические параметры обмотки датчика, устанавливаемого на поверхности покрытия. Это дает возможность, произведя соответствующую тарировку датчика, определять толщину контролируемого гальванического покрытия.
Для измерения разнотонности металлических труб может быть использована схема датчика, приведенная на рисунке 1.3,д Если обмотки датчика перемещать вокруг трубы, то при наличии разницы в толщине участков трубы, находящихся под обмотками датчиков, электрические параметры обмоток будут разными, что приведет к возникновению сигнала, пропорционального контролируемой разнотонности.
Рисунок 1.3,е изображает способность пользования индуктивных датчиков для бесконтактного определения температуры тонкостенных вращающихся металлических деталей. По мере того как изменяется температура детали, которое обусловлено изменения проводимости ее материала, изменяются электрические параметры обмотки датчика. Предварительной тарировкой можно установить однозначную связь между температурой детали и указанными параметрами датчика.
Высокочастотные датчики индуктивного типа имеют ряд особенностей. Возможности таких датчиков определяются в не в малой степени от поверхностного эффекта. Смысл его в том, что переменное магнитное поле и вызываемые им вихревые токи затухают по мере проникновения в глубь проводящей среды. Это затухание связано с тем, что вихревые токи, обусловленные переменным магнитным полем, в свою очередь создают магнитное поле, направленное противоположно вызвавшему их полю. Разность потоков возбуждающего поля и поля вихревых токов по мере проникновения в глубь проводящей среды уменьшается, в соответствии с чем уменьшается интенсивность вихревых токов/3/.
Поверхностный эффект проявляется тем сильнее, чем выше частота тока, меньше удельное сопротивление проводящей среды и больше ее относительная магнитная проницаемость/3/.
Для оценки степени затухания вихревых токов в проводящей среде обычно используется специальный критерий —эквивалентная глубина проникновения тока, который определяется следующим образом:
, (1.2)
где 
— глубина проникновения тока, см;
– удельное сопротивление проводящей среды, 
;
– относительная магнитная проницаемость этой среды;
– частота тока, Гц.
1.2.3 Разработка алгоритма и создание программного кода
Для изучения принципа действия и визуализации работы датчиков индуктивного и емкостного типов, был использован следующий программный код, который срабатывал при нажатие определенной кнопки (BitBtn или Button):
procedure TForm1.BitBtn13Click(Sender: TObject);
begin
Form1.animate1.Active:=true;
end;
Процесс создания анимации происходил, в программном продукте Macromedia Flesh 8.
Так были реализованы анимации, которые появлялись в окне программы при нажатии на кнопку на главное панели «Назначение, конструкция и принцип действия индуктивного, реверсивно-индуктивного и емкостного датчиков»
Это окно можно наблюдать на рисунке 1.4:
Рисунок 1.4 – Визуализация анимации работы датчиков
Для описания текста использовался компонент Memo, куда заносился текст принципа действия датчиков.
Далее перейдя на следующую страницу программы, приступали непосредственно к проведению лабораторной работы, где пользователю необходимо для того что бы снять показания с приборов, нужно собрать электрическую схему. Для этого был использован программный код:
procedure drawing explorer ();
var
address: integer;
begin
deactivation();
if point 1>point 2 then address:=point 2*100+point 1;
if point 2>point 1 then address:=point 1*100+point 2;
if point 1=point 2 then
begin
point 1:=0;
point 2:=0;
exit;
end;
case address of
110: begin
form1.Image2.Visible:=true;
end;
211: begin
form1.Image5.Visible:=true;
end;
312: begin
form1.Image10.Visible:=true;
end;
1113: begin
form1.Image11.Visible:=true;
end;
512: begin
form1.Image12.Visible:=true;
end;
point 1:=0; point 2:=0;
end;
procedure TForm1.iLedRound5Click(Sender: TObject);
begin
iLedRound5.Active:=true;
if point 1=0 then point 1:=1
else
begin
point 2:=1;
drawing explorer ();
end;
end;
procedure TForm1.iLedRound1Click(Sender: TObject);
begin
iLedRound1.Active:=true;
if point 1=0 then point 1:=10
else
begin
point 2:=10;
drawing explorer ();
end;
end;
procedure TForm1.iLedRound6Click(Sender: TObject);
begin
iLedRound6.Active:=true;
if point 1=0 then point 1:=2
else
begin
point 2:=2;
drawing explorer ();
end;
end;
procedure TForm1.iLedRound7Click(Sender: TObject);
begin
iLedRound7.Active:=true;
if point 1=0 then point 1:=11
else
begin
point 2:=11;
drawing explorer ();
end;
end;
procedure TForm1.iLedRound2Click(Sender: TObject);
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
